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4D-BIM工程進度管理教學改革探索

發布時間:2019-12-26所屬分類:教育論文瀏覽:1

摘 要:建筑信息模型(BuildingInformationModeling,BIM)是建筑業領域的一項突破性創新技術,也是我國建筑業改革和發展的重要戰略性內容,近兩年已進入快速應用階段。4D-BIM這一概念源于建筑產品模型和施工過程模型的整合,即將進度計劃分配到3D建筑信息模型

  摘 要:建筑信息模型(BuildingInformationModeling,BIM)是建筑業領域的一項突破性創新技術,也是我國建筑業改革和發展的重要戰略性內容,近兩年已進入快速應用階段。4D-BIM這一概念源于建筑產品模型和施工過程模型的整合,即將進度計劃分配到3D建筑信息模型上,形成4D模型。4D-BIM工程進度管理教學能直觀清晰地模擬項目實施和管理的全過程,增進學生對專業知識的理解和掌握,提高復雜問題的實際解決能力。針對工程管理專業基礎課程—工程進度管理,論述了現有課程教學存在的問題,提出了4D-BIM工程進度管理教學改革對策,以期為工程進度管理領域應用4D-BIM技術進行教學創新提供理論借鑒,也為工程管理人才培養模式的創新提供參考。

4D-BIM工程進度管理教學改革探索

  關鍵詞:工程管理;進度管理;建筑信息模型;教學改革

  0引言

  進度控制與成本及質量控制并列為建設工程項目管理的3大任務,也是工程管理類專業畢業生今后從事工程實踐的關鍵技能[1]。工程進度管理是重要的專業基礎課程,本課程教學的目標是使學生掌握建設工程項目管理中進度控制的管理方法與手段,為學生未來從事工程管理實踐打下堅實的基礎。但目前的工程進度管理課程教學仍偏向建立學科體系,沒有緊密結合行業實際[2]。教學要素單一且落后,教學手段傳統,學生接受效果差。

  近些年,隨著建筑業的發展,建筑信息化越來越受到人們的重視,建筑信息模型(BIM)作為一種突破性創新技術,逐漸應用到建筑業各領域,也成為我國建筑業改革和發展的一項重要戰略。4D-BIM這一概念源于建筑產品模型和施工過程模型的整合,即將進度計劃分配到3DBIM上,形成4D模型[3]。4D-BIM工程進度管理教學能直觀清晰地模擬項目實施和管理全過程,有助于增進學生對專業知識的理解和掌握,提升專業素質和應用能力,以及提高學生復雜問題的實際解決能力。在分析傳統工程進度管理教學中存在問題的基礎上,給出了4D-BIM工程進度管理教學改革對策,以期為工程進度管理領域應用4D-BIM技術進行教學創新提供理論借鑒。

  1傳統工程進度管理教學中存在的問題

  傳統工程進度管理教學中主要存在4方面問題。

  (1)重理論,輕實踐。工程管理專業是一門結合建筑技術與管理科學的交叉應用型學科,對于學生的理論和實踐要求都比較高[4]。傳統的工程進度管理教學中由于軟硬件條件的局限更加偏重理論教學。目前普遍存在的情況是:在一些以社科類、經管類為主的綜合院校中,工程管理專業的實驗室建設投入力度小,工程進度管理教學的軟硬件配套設施相對匱乏,學生的實踐機會不多,實操能力不強,這些院校更偏重學生的理論方面的教學;而在一些建筑類、土木類工科院校中,雖然工程管理專業有著相對好一點的實訓設施,但關于工程進度管理的教學仍是更加側重理論學習,實踐只是輔助理論學習的手段,對于學生的實踐能力的培養力度顯然不夠。即使在有限的實踐課程中,也缺乏對工程進度管理方法的有效掌握和理解,和其他專業知識點結合也不夠緊密。

  (2)課程設置不合理。工程進度管理是工程管理專業的重要課程。我校未單獨面向工程管理專業開設工程進度管理這門課,而是在工程管理專業的項目管理課程內設置部分工程進度管理內容的教學,整個項目管理課程設置為27學時,其中安排給工程進度管理的學時僅6學時,短時間的課堂理論教學不能很好地滿足學生的學習需求,單純的課堂理論講解對于學生的工程進度管理技能提高具有較大的局限性。尤其對于建設工程領域,雖然進度、質量和成本是三大并行目標,但進度往往是核心目標,并綜合了多個學科和專業知識點,對管理人員綜合能力要求高。

  (3)教學配套滯后。傳統的工程進度管理教學多以概念敘述為主,配合進度控制管理工具的使用,包括橫道圖、雙代號網絡圖、雙代號時標網絡圖、單代號網絡圖等,通過這樣的理論學習,使學生掌握網絡圖、六時標、代號法解雙代號網絡圖的方法,準確判斷關鍵路線、關鍵工作,掌握橫道圖的編制。這對于學生掌握理論原理具有一定的幫助,但傳統課堂教學未有效結合工程實際,未能緊跟業界發展趨勢引進最新進度管理工具的使用[5]。尤其是如何利用可視化手段提升學生認識各項任務的復雜關系方面,還缺乏對新技術的了解和掌握。教學手段的滯后使得學生雖然掌握了進度控制的原理卻難以成功應用到具體工程實際中,更影響學生對工程管理綜合知識的掌握和應用。

  (4)授課和考核手段單一。傳統工程進度管理以教師授課為主,教學內容枯燥、乏味,學生自主學習的積極性沒有得到充分發揮,實踐能力沒有得到很好提高,學習效果不明顯。對于學生的考核也僅僅是以考試進行,考核體系單一。工程管理是實踐性很強的專業,要想使得學生的工程進度管理學習效果得到改善,應該加強教學過程管理,注重教學的實踐環節,將教學過程融入到實際工程項目中,將專業知識、個人能力、團隊合作意識和進度管理能力的培養整合到課程體系中[6],體現過程考核而非單純的知識點考核。

  24D-BIM工程進度管理教學改革對策

  現代工程項目越來越復雜,傳統的工程進度管理教學方式很難直觀地呈現出項目的實施和管理過程。4D模型中不僅包含了3D模型的結構參數,還關聯著工程進度計劃數據。運用4D-BIM模型不僅能完整模擬項目施工全過程,而且使各參建單位之間進行無損信息傳遞,通過實時跟蹤監控,提前發現和應對風險,從而顯著提高工程進度管理的效率與效果,提升工程管理水平及利潤率[7]。上海迪士尼園區建設、上海中心建設等大型復雜項目均采用了4D-BIM技術,取得很好的效果,被視為復雜工程進度管理方法的未來趨勢[8]。圖1是4D-BIM技術與傳統計劃表達方式及作用的對比。

  可見,4D-BIM工程進度管理能直觀清晰地模擬項目實施和管理的全過程,尤其對于復雜工程進度的全方位模擬分析與過程控制[9],和傳統甘特圖等方法相比,具有顯著的優勢,對于增進學生對專業知識的理解和掌握,提升專業綜合素質具有更好的幫助。

  2.14D-BIM工程進度管理課程的教學目標結合國內工程進度管理課程教學的現狀,4D-BIM工程進度管理課程可以達到以下教學目標:

  (1)通過4D-BIM工程進度管理課程的學習,了解建筑業BIM的發展歷程和應用現狀,理解掌握4DBIM技術的重要性和必要性。

  (2)熟悉4D-BIM在工程進度管理中的應用,包括如何通過進度計劃編制軟件如Primavera等編制施工任務,如何通過3D建模軟件如revit來構建3D模型,以及如何將任務與模型相關聯,來實現仿真施工、模擬進度管理活動。

  (3)熟悉4D-BIM重要軟件的使用方法,包括SynchroProgramme、Revit、MicrosoftProjectProfessional、Sketchup以及Oracle’sPrimaveraP6ProfessionalProjectManagement等。

  (4)通過4D-BIM課程的學習,增進對工程項目壽命周期過程及其管理任務的理解,提高工程項目管理綜合知識的應用能力、協同工作的能力以及解決問題的實踐能力。

  2.24D-BIM工程進度管理課程的設置內容對于面向工程管理專業設置的4D-BIM工程進度管理課程而言,現有教學體系中能夠納入4D-BIM內容的包括:建筑制圖、建筑結構、建筑CAD、建筑施工、工程項目管理(進度管理)等。換言之,4D-BIM工程進度管理課程要求學生有良好扎實的建筑建模、工程進度管理和項目管理的知識基礎。

  由此,4D-BIM工程進度管理課程內容設置可包含:4D-BIM的發展與簡介、4D-BIM軟件與建模方法、4D-BIM與建筑結構、4D-BIM與虛擬施工[10]、4D-BIM進度管理(4D進度計劃)等。

  2.34D-BIM工程進度管理課程的組織形式

  在4D-BIM工程進度管理課程中,主要有3種教學組織形式。

  (1)課堂教學。4D-BIM的工程進度管理課程的課堂教學內容主要包括:4D-BIM的內涵、3D設計模型、4D進度計劃、基于計劃管理的項目管理軟件的應用等。通過課堂教學,讓學生了解4D-BIM的基本知識體系、熟悉4D-BIM的基本工具和使用方法,做好學習4D-BIM的前期準備工作。

  (2)實驗教學。相比于理論學習,4D-BIM更加強調理論與實踐相結合,形成實踐性更強的知識體系。

  4D-BIM工程進度管理課程的實驗教學則是一種讓學生得到充分操作練習的機會,是一種行之有效的課程組織形式。在實驗教學中,重要的知識點都有設置相應的實驗教學內容,并盡可能以實際工程項目為背景,讓學生通過操作來解決實際工程問題。4D-BIM工程進度管理課程的實驗教學主要包括3大部分。①工程項目進度計劃的編制,包括:總控制計劃的編制、標段控制計劃的編制和詳細施工計劃的編制;②將編好的工程項目進度計劃與3D模型相關聯[11],包括:3D模型的導入、模型與任務相關聯、為模型創建新的關聯任務、任務與資源關聯、4D模擬等;③4D-BIM的實踐應用,例如施工方案模擬、現場施工組織模擬、復雜安裝過程模擬、方案比選、可視化進度過程控制等。此外,還可以通過大型課程設計或畢業設計,提高實驗教學的效果。通過實驗教學,鞏固課堂教學中講授的基本知識,解決4D-BIM的實際應用問題。

  (3)案例和前沿講座。作為4D-BIM工程進度管理課程的教學補充,具有豐富實踐經驗的工程管理行業專家的知識講座能為學生們提供新的視角、新的理念、新的方法。專家案例講座給學生介紹4D-BIM的發展前沿[12],比如建筑可視化、虛擬施工、與虛擬現實(VR)和放大現實(AR)技術的結合等,啟發學生關于工程進度管理實踐的更多思考,激發學生學習和應用4D-BIM的興趣,促使學生進一步明確學習4D-BIM的重要性和必要性。

  34D-BIM工程進度管理教學改革的建議

  3.1采用循序漸進的方式

  面向工程管理專業的4D-BIM工程進度管理教學改革不是一蹴而就的,應采用循序漸進的方式[13]。前期先培養雄厚的師資力量,積累扎實的軟硬件資源,建立完善的教學內容,探索適合工程管理專業的4D-BIM教學體系;谡n程的改革經驗,將其他專業課程的相關內容納入到4D-BIM中。

  此外,對于學生的學習要求也應該是循序漸進的。對于低年級學生而言,更看重理論基礎和專業知識的掌握,設置的理論基礎課程占多數;進入高年級后,隨著理論知識的鞏固,教學目標應該更加注重培養學生的實踐應用能力,設置的實驗課程比例應有所增加。

  3.2采用案例教學方法

  4D-BIM工程進度管理課程教學過程中,如果能用盡量多的真實案例,以實際工程項目為背景來進行實驗操作練習,實現工程項目的仿真施工、仿真4D進度計劃編制、仿真進度控制等,將能夠顯著增進學生對4D-BIM知識的理解和內化,提高知識的應用能力。

  3.3與行業建立更緊密的聯系

  在4D-BIM工程進度管理課程教學初期,對師資數量和質量都有較高的要求,通過行業專家講授的講座可以緩解師資的難題[14],同時提供給學生學習4DBIM良好的啟蒙。工程管理是實踐性很強的學科,必須與行業建立緊密的聯系。在課堂教學之余,通過舉辦行業專家知識講座,行業研討學習沙龍以及實地調研等形式的活動,為4D-BIM工程進度管理教學改革提供豐富的教學資源補充,培養學生的專業素養和綜合素質。

  3.4制定課程大綱和操作指南

  由于課程時間有限,需要通過不斷地教學探索,編制課程大綱和相應的操作指南,以使學生快速掌握相應的軟件操作,提高課程效率。一些操作內容和操作步驟盡量標準化,以方便教學和考核。如有必要,也可設置自由探索環節,只設置課程目標,使學生充分發揮想象能力和探索能力,對實踐應用進行拓展。

  3.5積極組織參加相應比賽

  目前,圍繞BIM以及4D-BIM有一些較好的國際和國內比賽,尤其是全球著名的4D-BIM軟件廠商Synchro公司,每年都組織全球4D應用比賽,其中包括專門面向高校的比賽。通過比賽可以使學生了解國際水平,激發探索興趣,提升學生的理論水平和解決問題的創新能力。

  4結語

  工程管理專業由于其自身的應用性和綜合性,需要緊密結合行業發展趨勢,不可避免地要對工程進度管理課程進行教學改革。本文基于4D-BIM技術的發展,從傳統的工程進度管理課程教學存在的問題出發,提出了4D-BIM工程進度管理教學改革對策,對工程進度管理領域應用4D-BIM技術教學創新進行了有益的探索,為高水平、高素質工程管理人才的培養而不斷努力。

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